Bateria metal-aer este un material activ care folosește metale cu potențial negativ de electrod, cum ar fi magneziu, aluminiu, zinc, mercur și fier, ca electrod negativ și oxigen sau oxigen pur din aer ca electrod pozitiv.Bateria zinc-aer este cea mai cercetată și utilizată baterie din seria de baterii metal-aer.În ultimii 20 de ani, oamenii de știință au făcut o mulțime de cercetări asupra bateriei secundare zinc-aer.Sanyo Corporation din Japonia a produs o baterie secundară zinc-aer de mare capacitate.Bateria zinc-aer pentru tractor cu o tensiune de 125V si o capacitate de 560A · h a fost dezvoltata folosind metoda circulatiei aerului si a fortei electro-hidraulice.Se raportează că a fost aplicat în vehicule, iar densitatea sa de curent de descărcare poate ajunge la 80mA/cm2, iar maximul poate ajunge la 130mA/cm2.Unele companii din Franța și Japonia folosesc metoda de circulație a nămolului de zinc pentru a produce curent secundar zinc-aer, iar recuperarea substanțelor active se realizează în afara bateriei, cu energia specifică reală de 115W · h/kg

Principalele avantaje ale bateriei metal-aer:

1) Energie specifică mai mare.Deoarece materialul activ folosit în electrodul de aer este oxigenul din aer, acesta este inepuizabil.În teorie, capacitatea electrodului pozitiv este infinită.În plus, materialul activ se află în afara bateriei, astfel încât energia specifică teoretică a bateriei cu aer este mult mai mare decât cea a electrodului general de oxid de metal.Energia specifică teoretică a bateriei metalice cu aer este în general mai mare de 1000W · h/kg, care aparține sursei de alimentare chimică de înaltă energie.
(2) Prețul este ieftin.Bateria zinc-aer nu folosește ca electrozi metale prețioase scumpe, iar materialele bateriei sunt materiale comune, deci prețul este ieftin.
(3) Performanță stabilă.În special, bateria zinc-aer poate funcționa la o densitate mare de curent după utilizarea electrodului de zinc poros sub formă de pulbere și electrolit alcalin.Dacă se folosește oxigen pur pentru a înlocui aerul, performanța de descărcare poate fi, de asemenea, mult îmbunătățită.Conform calculului teoretic, densitatea de curent poate fi mărită de aproximativ 20 de ori.

Bateria metal-aer are următoarele dezavantaje:

1）, bateria nu poate fi sigilată, ceea ce este ușor de cauzat uscarea și creșterea electrolitului, afectând capacitatea și durata de viață a bateriei.Dacă se utilizează electrolit alcalin, este, de asemenea, ușor să provoace carbonatare, crescând rezistența internă a bateriei și afectând descărcarea.
2）, performanța depozitării umede este slabă, deoarece difuzia aerului din baterie către electrodul negativ va accelera autodescărcarea electrodului negativ.
3）, utilizarea zincului poros ca electrod negativ necesită omogenizarea mercurului.Mercurul nu numai că dăunează sănătății lucrătorilor, ci și poluează mediul și trebuie înlocuit cu inhibitori de coroziune fără mercur.

Bateria metal-aer este un material activ care folosește metale cu potențial negativ de electrod, cum ar fi magneziu, aluminiu, zinc, mercur și fier, ca electrod negativ și oxigen sau oxigen pur din aer ca electrod pozitiv.Soluția apoasă de electrolit alcalin este în general utilizată ca soluție de electrolit a bateriei metal-aer.Dacă litiu, sodiu, calciu etc. cu un potențial electrod mai negativ sunt utilizați ca electrod negativ, deoarece pot reacționa cu apa, numai electrolitul organic neapos, cum ar fi electrolitul solid rezistent la fenol sau electrolitul anorganic, cum ar fi soluția de sare LiBF4 fi folosit.

Baterie magneziu-aer

Orice pereche de metal cu potențial negativ de electrod și electrod de aer poate forma o baterie metal-aer corespunzătoare.Potențialul electrodului de magneziu este relativ negativ, iar echivalentul electrochimic este relativ mic.Poate fi folosit pentru a se asocia cu electrodul de aer pentru a forma o baterie de magneziu cu aer.Echivalentul electrochimic al magneziului este de 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V。 Energia specifică teoretică a bateriei magneziu-aer este de 3910W · h/kg, care este de 3 ori mai mare decât cea a bateriei zinc-aer și 5~ de 7 ori mai mare decât bateria cu litiu.Polul negativ al bateriei magneziu-aer este magneziu, polul pozitiv este oxigenul din aer, electrolitul este soluția KOH și soluția neutră de electrolit poate fi, de asemenea, utilizată.
Capacitatea mare a bateriei, potențialul de cost redus și siguranța puternică sunt avantajele cheie ale bateriilor cu ioni de magneziu.Caracteristica divalentă a ionului de magneziu face posibilă transportarea și stocarea mai multor sarcini electrice, cu o densitate teoretică de energie de 1,5-2 ori bateriei cu litiu.În același timp, magneziul este ușor de extras și distribuit pe scară largă.China are un avantaj absolut în dotarea cu resurse.După fabricarea bateriei cu magneziu, avantajul său potențial de cost și atributul de siguranță al resurselor sunt mai mari decât bateria cu litiu.În ceea ce privește siguranța, dendrita de magneziu nu va apărea la polul negativ al bateriei cu ioni de magneziu în timpul ciclului de încărcare și descărcare, ceea ce poate evita creșterea dendritei de litiu în bateria de litiu care străpunge diafragma și provoacă scurtcircuitarea, incendiul și explozie.Avantajele de mai sus fac ca bateria cu magneziu să aibă perspective și potențial mari de dezvoltare。

În ceea ce privește cea mai recentă dezvoltare a bateriilor cu magneziu, Institutul de Energie Qingdao al Academiei Chineze de Științe a făcut progrese bune în ceea ce privește bateriile secundare cu magneziu.În prezent, a depășit blocajul tehnic în procesul de fabricație a bateriilor secundare cu magneziu și a dezvoltat o singură celulă cu o densitate de energie de 560Wh/kg.Un vehicul electric cu o baterie completă cu magneziu cu aer dezvoltat în Coreea de Sud poate parcurge cu succes 800 de kilometri, ceea ce reprezintă de patru ori autonomia medie a vehiculelor actuale alimentate cu baterii cu litiu.O serie de instituții japoneze, inclusiv Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Universitatea Tohoku din Japonia, orașul Rixiang, Prefectura Miyagi și alte instituții de cercetare universitare din industrie și departamente guvernamentale promovează în mod activ cercetarea de mare capacitate a bateriilor de aer cu magneziu.Zhang Ye, grupul de cercetare al Colegiului de Inginerie Modernă al Universității Nanjing și alții au proiectat un electrolit cu gel cu strat dublu, care a realizat protecția anodului metalic de magneziu și reglarea produselor de descărcare și a obținut o baterie de aer cu magneziu cu densitate mare de energie ( 2282 W h · kg-1, pe baza calității tuturor electrozilor de aer și a electrozilor negativi de magneziu), care este mult mai mare decât bateria de magneziu cu aer cu strategiile de aliere a anodului și electrolitului anticoroziv din literatura actuală.
În general, bateria cu magneziu este încă în stadiul de explorare preliminară în prezent și mai este mult de parcurs până la promovarea și aplicarea pe scară largă.